Jéki László | A spagetti rejtélye

Népszerű tudomány

A spagetti rejtélye

Az anyag összetételét feltáró kísérleti fizika friss eredményei rendszerint nagy laboratóriumokban, hatalmas kísérleti eszközök, például részecskegyorsítók bevetésével, százak és százak közös munkájával születnek meg. A mikrovilág történéseit leíró kvantumfizika egy elképzelhetetlen világról tudósít. A kozmológia feltárja a 14 milliárd évvel ezelőtti eseményeket, lézereink a másodperc ezerbilliomod részénél rövidebb impulzusokat adnak. Feltárultak az abszolút nulla közelébe hűtött anyag rendkívüli tulajdonságai, a termonukleáris fúziós kísérletekben pedig több tízmillió fokra hevítik a plazmát. Ezek a laikusok számára gyakran titokzatosnak és érthetetlennek tűnő jelenségek valójában az egyszerű, viszonylag könnyen vizsgálható esetek, a legegyszerűbb hétköznapi jelenségek leírása ennél sokkal nehezebb. A néhány alapanyagból készülő étel főzése közben esetenként akár sok százféle molekula között zajlanak egymásra épülő, egymást befolyásoló kémiai reakciók, ezek pontos nyomon követésére, leírására ma még képtelen a tudomány.

Spagettihídépítő-verseny a John Hopkin Egyetemen, az USA-ban 2001-ben

Ha választ keresünk egy hétköznapi jelenség magyarázatára, tudományos hátterére, akkor gyakran az derül ki, hogy egyelőre nincs válasz kérdésünkre. Néha egészen messze vezet egy hétköznapi megfigyelés megoldásának kísérlete. Richard Feynman (1918-1988) a múlt század fizikájának egyik nagy alakja és színes egyénisége volt. Szenvedélye volt a bongódobon való dobolás, a festés, a sztriptízbárok látogatása, a majául írt szövegek megfejtése, a páncélszekrények feltörése is foglalkoztatta. Szívesen népszerűsítette a tudományt, könyvei már magyarul is olvashatók, jó szívvel ajánlom őket. A II. világháború alatt Feynman Los Alamosban részt vett az atombomba létrehozásában. Ottani munkája végeztével 1946-ban egy tányért hajítottak el a közelében a Cornell Egyetem étkezőjében. Feynman figyelmesen nyomon követte az egyetem emblémájával díszített tányér röpülését. A tányér imbolyogva, bukdácsolva repült, gyorsabban repült előre, mint ahogy pörgött. Az elméleti fizikus Feynman levezette a repülő tányér mozgását leíró bonyolult egyenletet. A további lépéseket nem részletezem, csak az eredményt: a tányér egyenletei vezettek el a kvantumelektrodinamika elméletének pontosításához, kiegészítéséhez, amiért Feynman 1965-ben fizikai Nobel-díjat kapott.

Már Nobel-díjas volt, amikor spagettifőzéshez készülve arra figyelt fel, hogy a két végén megfogott és meghajlított spagetti szál sohasem két darabra, hanem legalább három, de inkább több darabra törik. Barátjával együtt sorozatban tördelték a szálakat, és közben magyarázatot kerestek a megfigyelésre. Sajnos sem a kísérletek, sem az elméleti meggondolások nem vezettek eredményre. Feynman később nem foglalkozott a megoldás keresésével.

A spagetti rejtélye akkor került újra elő, amikor 1991-ben fizikai Nobel-díjat kapott a folyadékkristályokkal kapcsolatos munkásságáért a francia Pierre-Gilles de Gennes. Televíziós kamerák előtt válaszolt a minden nagy embernek rendszerint feltett kérdésre: milyen problémákat kell még megoldani a fizika területén. (Fizikusok tudják, hogy erre a kérdésre nagyon óvatosan kell válaszolni. A 19. század vége felé azt tanácsolták az egyetemre készülő német Max Plancknak, hogy ne tanuljon fizikát, mert ott a hőmérsékleti sugárzás kisebb problémáit kivéve már nincs megoldandó feladat. Szerencsére nem fogadta meg a tanácsot és éppen a hőmérsékleti sugárzás magyarázatára vezette be a kvantumhipotézist 1900-ban, ezzel indult el a 20. század egyik legnagyobb fizikai felfedezéssorozata, a mikrovilágot leíró kvantumfizikák kidolgozása, alkalmazása.)

De Gennes ott állt friss Nobel-díjasként a kamerák előtt és Feynmanra utalva a spagetti problémáját nevezte meg a fizika megoldandó feladataként. Látta ezt a tudósítást egy akkor érettségi előtt álló francia fiatalember, Basile Audoly, aki később fizikát tanult és idén megoldotta a spagetti rejtélyét, legalábbis a rejtély nagy részét. Eredményét a szakmában a legrangosabbak közé tartozó amerikai fizikai folyóirat, a Physical Review Letters közölte.

Audoly, és kutatótársa Sébastien Neukirch, hatféle, különböző keménységű spagettivel kísérletezett. A spagetti egyik végét befogták, a másikat mozgatták, a történéseket nagysebességű kamerával követték nyomon. Csaknem törésig feszítették a spagetti szabad végét, majd elengedték. A felvételek megörökítették, hogy a szálon hullámzás alakult ki. Az oda-vissza futó hullámok egymással találkozva hol gyengítették, hol erősítették egymást. A tészta ott tört el, ahol a két hullám azonos fázisban volt, az egyirányú erőhatások összegeződtek. Hasonló eredményre vezettek a számítógépes szimulációk is. A számszerű adatok elemzéséből érdekes következtetés adódott: a szál hosszától függetlenül a törés helyéből és az elengedés óta eltelt idő négyzetgyökéből képzett hányados állandó. Ma persze megjósolhatatlan, hogy a spagettitörésnek ez a törvénye hasonló karriert fut-e majd be, mint Feynman repülő tányérja.

Kísérletező kedvű olvasóink számára maradt még megoldani való feladat a spagettirejtélyben. Eddig nem sikerült a törés várható helyét előre jelezni. Nincs magyarázat arra sem, hogy miért csak néhány és miért nem nagyon sok darabra törik a spagetti.

Print Friendly, PDF & Email

Hozzászólások

Nincs hozzászólás ehhez: “A spagetti rejtélye”



Szóljon hozzá!



Archívum

Hirdetés